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電力電纜故障的分類

  電力電纜故障的分類方法比較多，通常有以下幾種情況：

  從故障形式上電纜故障可分為串聯和並聯故障。串聯故障是指電纜一個或多個導體斷開；並聯故障是指導體對外皮或導體之間的絕緣下降，從而不能承受正常運行電壓。電纜故障電流過大往往會燒斷線路，引發導體斷路，一般同時會有相間絕緣下降或並聯接地的情況。實際中電纜發生的大多數故障是由於單相對地絕緣下降從而引發的故障。

根據故障電阻與擊穿間隙情況，電纜故障可分為開路、低阻、高阻和閃絡性故障。

  ①開路故障也可稱為斷路故障：電纜的各線芯絕緣良好，但是有一芯或數芯導體斷路，發生不導通的情況，具體表現為工作電流不能傳送到終端，或者終端有電壓，但負載能力很差，但是電纜相間或相對地絕緣電阻在所要求的範圍內。

  ②低阻絕緣故障：按照工程實踐的慣例，凡是電纜故障點的殘餘絕緣電阻小於 10 倍電纜特性阻抗的電纜絕緣故障稱為低阻絕緣故障，雖然這種定義方法有一定的局限性，但是能大致的概括出低阻故障的特性。特別的，短路故障是故障點殘餘絕緣電阻接近零的故障。

  ③高阻故障：按照工程實踐的慣例，把電纜故障點的殘餘絕緣電阻大於 10 倍電纜特性阻抗的故障均稱為高阻故障。

  ④閃絡性故障：可描述為試驗電壓升至某值時，泄漏電流突然升高，監視泄漏電流的表針間歇性擺動，電壓稍下降時，此現象消失，但電纜絕緣仍有極高的阻值。在進行預防性試驗時比較多發生閃絡性故障，在電纜中間接頭或終端頭內多出現。

  根據相關統計數據，運行中出現的電纜故障，其故障點過渡電阻一般都不高，隻有幾十歐，極少數的情況下出現上千歐，即多數情況下電纜多為低阻故障。高阻故障和閃絡故障多出現在電纜定期檢測時。

國內外研究現狀

  國內外現有的故障定位方法主要可分為兩類：行波法和阻抗法，這兩大類依據數據來源角度的不同，又都包括單端法和雙端法，雖然同架空輸電線測距方法基本相同，但是電力電纜故障有其自身的特點。

阻抗離線測距方法

  阻抗法是通過求解從故障點到測量點的線路阻抗值來估計故障阻抗點距離的一種方法。以線路集中參數模型為基礎建立輸電線路故障阻抗測距模型，通常把故障距離作為一個電路參數考慮進去，利用線路單端或多端電壓、電流測量值，通過求解電路方程，求出阻抗距離從而實現故障定位。阻抗法的優點是簡單，易於實現，故障阻抗的計算可以使用線路兩端的信息進行，也可以僅利用一端測量信息進行近似處理，即單端阻抗法和雙端阻抗法，因此多年來人們一直關注並尋找改進方法。

  目前廣泛采用的電纜故障定位方法是電橋法，它也是最早使用的測距方法。電橋法探測電纜故障，一般要求故障點電阻在十萬歐以下，最高為五十萬歐，不超過二千歐為最適用情況。電橋法主要是依據惠斯登電橋原理，將被測電纜終端故障相與非故障相短路，電橋兩臂分別接故障相與非故障相，仔細調節電橋電阻使電橋平衡，通過電橋平衡原理計算出故障距離。

行波離線測距方法

  上世紀50年代人們發現電壓和電流行波以固定的傳播速度在線路上傳播，而在電力電纜中波速為150-220m/μs。人們根據這一特點開始研究行波故障定位，提出利用在測量點到故障點之間行波往返一次的時間使用公式計算得出故障距離。

  在國內外，一些學者提出了不少方法用於改進在行波信號的獲取和識別上，一類是研究電壓行波信號的方法是利用直流高壓或脈衝高壓信號擊穿電纜故障點，然後監測在監測點與故障點之間放電脈衝往返一次的時間測距。它的重要優點是不必燒穿高阻和閃絡性故障，監測在故障擊穿產生的瞬時脈衝信號，測試速度快，簡化了測量過程。一類是監測電流行波信號的方法。後者與前者的區別在於，後者通過一線性電流耦合器測量電纜故障擊穿時產生的電流信號，傳感器耦合出的電流波形也較容易分辨。電流行波故障定位方法在目前成為國內使用的主要方法，其原因當母線上出線較多時電壓信號比較弱，電壓行波信號不易捕獲，電流信號卻很強，電流行波信號比較容易獲取。

  常見的行波法有低壓脈衝反射法、電壓脈衝法和電流脈衝法、二次脈衝法，電壓脈衝法和電流脈衝法都可分為直閃法與衝閃法。電壓脈衝法的直閃法，適用於測尋，故障點未形成電阻通道，但電壓通常達到幾萬伏時就閃絡的故障。

  電壓脈衝法的衝閃法，一般使用於不能使用直閃法的場合。主要是當故障點形成貫穿性電阻通道或故障電阻不是很高的情況下，如果隨著電壓的慢慢增加，隻是泄漏電流逐步增大，故障點卻不閃絡；或者由於泄漏電流逐步增大，試驗設備的容量受到限製，或由於試驗設備的內阻很大，導致故障點加不上電壓，電壓全降在試驗設備的內阻上。

  目前多使用電流脈衝法，主要因為其右三個方麵的優點：第一，信號耦合裝置簡單，隻是一個電流互感器。第二，電流耦合裝置在地線上，且與強電電路完全隔離，有利於儀器的保護。第三，電流耦合的時間常數可以做得很小，是其對信號波形具有微分作用，突出了信號的突變部分，有利於波形分析。

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